Тема занятия: Лабораторная работа: «Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки»

Тема занятия:  Лабораторная работа: «Определение длины световой волны  с помощью дифракционной решетки» Вид занятия ­  смешанный. Тип занятия комбинированный. Учебные цели занятия:   измерить длину световой волны с помощью дифракционной  решетки. Задачи занятия:  Образовательная: Определение длины световой волны с помощью  дифракционной решетки Развивающие. Развивать умение наблюдать, формировать представление о процессе  научного познания. Воспитательная. Развивать познавательный интерес к предмету, вырабатывать умение  слушать и быть услышанным. Планируемые образовательные результаты: способствовать усилению практической направленности   в   обучении   физики,   формировании   умений   применять   полученные знания в различных ситуациях. Личностные:  способствовать эмоциональному восприятию физических объектов,  умению  слушать, ясно и точно излагать свои мысли, развивать  инициативу  и  активность  при решении физических задач, формировать умение  работать в группах. Метапредметные:  развивать умение понимать и использовать средства наглядности  (чертежи, модели, схемы). Развитие понимания сущности алгоритмических  предписаний и умений действовать в соответствии с предлагаемым алгоритмом. Предметные:  овладеть физическим языком, умением распознавать соединения  параллельные и последовательные, умение ориентироваться в электрической схеме,  собирать схемы. Умение обобщать и делать выводы. Ход занятия: 1. Организация начала урока (отметка отсутствующих, проверка готовности студентов к уроку, ответы на вопросы студентов по домашнему заданию) – 2­5 мин. Преподаватель сообщает учащимся тему урока, формулирует цели урока и знакомит  учащихся с планом урока. Учащиеся записывают тему урока в тетради. Преподаватель  создает условия для мотивации учебной деятельности. Освоение нового материала: Теория.  Теория: Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких параллельных щелей, разделенных непрозрачными промежутками. Общая   ширина   щели   непрозрачного   промежутка   называется   периодом   решетки. Например, если на дифракционной решётке имеется 100 штрихов на 1 мм, то период, или постоянная дифракционной решетки d= 0,01 мм. Рисунок 1. На рисунке 1 представлена схема хода лучей через решетку. Лучи, проходящие через решетку перпендикулярно ее плоскости, попадают в зрачок наблюдателя и образуют на сетчатке   глаза   обычное   изображение   источника   сета.   Лучи,   огибающие   края   щелей решетки, имеют некоторую разность хода, зависящую от угла  . Если эта разность  ­ целое число, то каждая такая пара лучей образует равна длине волны  , где   или   k k на   сетчатке   изображение   источника,   цвет   которого   определяется   соответствующей длиной волны  .  Смотря сквозь решетку на источник света, наблюдатель, кроме этого источника, видит расположенные   симметрично   по   обе   стороны   от   него   дифракционные   спектры. Ближайшая пара спектров (1­го порядка) соответствует разности хода лучей, равной   для   соответствующего   цвета.   Более   удаленная   пара   спектров   (2­го   порядка) соответствует разности хода лучей, равной    н т.д. 2 Как видно из рисунка 1.                                                           ,   d   sin k где  —  известный период решетки, а  k  — порядок спектра. Значит чтобы определить длину волны, соответствующей линии определенного цвета достаточно найти:                                                                sin  b c Поскольку углы, под которыми наблюдают границы спектров для решетки с d = = 0,01 мм, не превышают 4°, вместо синусов можно использовать значение тан генсов, т.е.  . sin   tg  b a Для   определения   указанного   выше   отношения   служит   прибор.   Это   линейка, разделенная   на   миллиметры.   На   одном   ее  конце   находится   черный   экран,  который можно   перемещать   вдоль   линейки.   Посередине   экрана   имеется   прорезь.  На   другом конце линейки закреплена дифракционная решетка. Смотря сквозь решетку и прорезь на источник света,   наблюдатель увидит на черном фоне   экрана   по   обе   стороны   от   прорези   дифракционные   спектры   1­го,   2­го   и   т.д. порядков. Расстояние  отсчитывают по линейке от решетки до экрана, расстояние — b от прорези до линии спектра определяемой длины волны. Приборы   и   принадлежности:  прибор   для   определения   длины   световой   волны, дифракционная решетка, источник света. Порядок выполнения работы: 1. Собрать установку, используя рисунок 1.1, для  этого необходимо:                                                                         Рисунок 1.1. 1.1.Установить шкалу на наибольшем расстоянии   от дифракционной решетки и l направить установку на источник света, получив дифракционный спектр. 1.2.Определить расстояние   l   от дифракционной решётки до шкалы на щитке и смещение луча  h  от щели до середины фиолетовой части спектра. 1.3. Зная, что максимум,  получаемый от дифракционной решетки, связан с периодом  (ввиду малости угла), где решетки d формулой , и, заменяя   на   sind k   sin tg  h l   — порядок спектра, получим  k , откуда:  hd  k l                                                      (1.1).   hd  lk 1.4.Вычислить значение длины световой волны фиолетовых лучей, используя формулу (1.1). 2.  Повторить опыт для зелёного, красного цвета дифракционного спектра и вычислить длину световой волны зеленых и красных лучей. 3.Сравнить полученные значения с табличными:  = 400 – 440 нм,  = 495 – 580 нм,  = 640 – 760 нм. фиол зелён красн 4. Вычисляем относительную погрешность измерений  по формулам:  ф.ср      з з.ср  %100   ф  ф.ср   5. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу: Таблица 5.1. № Цвет  %100 d, м h, м l, м   з.ср  к к.ср    %100 к.ср k , м  , % 1 Фиолетовый 2 Зелёный 3 Красный 6. Сделать вывод. 7. Ответить на контрольные вопросы. Контрольные вопросы: 1.  Что называется периодом решётки? 2.  Как образуется дифракционный спектр и чем он отличается от дисперсионного? 3.   дифракционного спектра относительно середины? 4.   дифракционных спектров?    Домашнее задание:   Дифракция света.  Как   влияет   период   дифракционной   решётки   на   расстояние   между   участками  Какова   последовательность   в   расположении   красной   и   фиолетовой   частей Допуск к лабораторной работе № 17 1.Что называется интерференцией света? 2.Что такое интерференционная картина? 3.При каком условии наблюдается интерференция? 4.Какие волны называются когерентными? 5.Как получить когерентные световые волны? 6.В каких точках наблюдается  максимум интерференции? 7.Что такое оптическая разность хода? 8.В чем различие отражения  от оптически более плотной и менее плотной среды? 9.Как объяснить интерференцию в тонких пленках? 10.Как объяснить интерференцию в кольцах Ньютона?